面向分体空调的实时多任务处理器设计及FPGA实现.rar

现今，在嵌入式控制领域里，面对各种设备控制功能需求的不断增长，以往所采用的8位嵌入式处理器已经不能满足需求。随着EDA技术的发展，设计一种面向某一类设备的专用处理器已经成为可能。 本文基于操作系统硬件化与嵌入式处理器专用化的设计思想，提出一种专用嵌入式设备处理器的体系结构。在该结构中设计了一个硬件多任务调度逻辑单元，使其除了拥有普通嵌入式处理器的运算与控制功能外，还具备基于自身硬件逻辑单元就可实现任务调度的能力。此外该体系结构集成了多种外围设备硬驱动逻辑单元，增加了处理器在控制方面的专业性能。本文针对分体空调这类家电设备的特性，基于该体系结构实现了一款分体空调专用设备处理器(WASP)。WASP中的硬件多任务调度控制器可以支持4个用户可设定优先级的硬件任务，采用基于时间片的中断事件抢占任务调度机制。该调度机制不仅保证了每个任务都可以得到CPU服务，也提高了任务调度的实时性。外围器件硬驱动逻辑用户接口的设计有多个控制与状态寄存器，通过读写这些特殊功能寄存器达到控制硬驱动逻辑的作用。 本文设计的分体空调专用设备处理器用VHDL语言进行逻辑描述，并在Xilinx公司的FPGA芯片中实现。通过仿真后证明，该处理器由于不需要CPU进行任务切换、数据保护等工作，CPU执行效率可以达到99％以上。此外硬件多任务调度避免了软件编程实现操作系统占用了大量存储空间的问题，真正实现了零存储空间占用，用少量的硬件逻辑换来了处理器芯片性能的大幅提高。同时，由于WASP对外围器件的控制更加专业化，简化了外围设备驱动的软件编程工作。

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